是否存在兩個非常數的整係數多項式f x 和g x ,使對任意整數m,n,都有f m 和g n 互素?

時間 2021-05-31 04:49:35

1樓:

之前有人在某個群裡問了這道題, 原來是在知乎上看到的啊... 下面是我的方法, 跟 @junyi xie 的方法類似都要用剩餘域.

證明不存在這樣的 f 和 g:(不失一般性可以假設 f 和 g 不可約)

1. 首先注意到 "有公因子" 實際是個 local condition, 因為相當於模掉一些素數為零. 再注意到 Z[x,y]/ (f 與 g 為非常數的整係數多項式) 的 Krull 維數為零 (從而容易決定出其素理想的形狀), 於是我們容易把命題重述為:

不存在滿足上述條件的 f 和 g 使得 X=Spec (Z[x,y]/) ----> Spec Z 的所有 special fiber 在剩餘域上均無有理點.

2. 重述之後容易想到可以使用代數數論. 首先注意當 X 是某個數環的 Spec 的時候, 由於存在無數個 totally splitting prime ideals, 所以命題成立; 另一方面, 注意到 O_X(X) 總是某個數環 O_K 在某個代數整數處的區域性化 A 的某個子環 (possibly need to mod out some torsion part), 而 Spec A 滿足這個性質, 從而通過 Z ----> O_X(X) ----> A 即知 X 亦滿足這個性質, 證畢.

2樓:

嘗試證明一下,有問題的話請補充。證明思路:

如果存在f和g,那麼f和g生成整數的素因子(稱這個素因子集合為PrimeSet(f)和PrimeSet(g))不能有交集。素數有無限多個,那麼多項式生成的整數素因子集合是有限還是無限的?

PrimeSet(*)是無限的;

如果是有限的:素因子集合能夠組成的整數(小於n的由PrimeSet(f)組合成的整數)比多項式生成的(小於n的)少;

證明給定任意乙個多項式f,不存在g使得PrimeSet(g)和PrimeSet(f)沒有交集:

如何保證乙個多項式a的PrimeSet(a)不包含給定素數p?

假定多項式的非常數部分mod p的不會出現m1...mn這些值(也有可能mod p會出現0~p-1所有值),那麼多項式的常數c mod p是p 減去 m1...mn中任意乙個就可以保證PrimeSet(a)不包含p;

因為PrimeSet(f)是無限的,所以g中常數c無法滿足所有的PrimeSet(f)的要求;

3樓:

不存在。

證明:這個證明非初等,用到代數數論。

在Q的代數閉包中解方程 f(x)=0 和g(y)=0. 然後假設K是最小的Q上個GALOIS擴張包含把他們所有的根。假設a,b方別是乙個 f(x)=0 的根和g(y)=0的根。

因為Q上所有擴張是單擴張,所以存在c 屬於K,有 K=Q(c).那麼存在多項式 A(x),B(x),C(x)\in Q[x],有a=A(c),b=B(c)且C(c)=0. 對任何充分大的素數p, A,B的所以係數是p整數。

考慮 Chebotarev 密度定理, 存在無窮多素數p有O_K/m_p=F_p.這裡,O_K是K上代數整數環, m_p是p進賦值大於0的元素組成的理想。 那麼A(c),與 B(c)模m_p後得到F_p中的兩個元素。

取充分大的這樣的p。對任何整數m,n有m mod p=A(c) mod m_p, n mod p=B(c) mod m_p , 我們有 p同時整除 f(m)與 g(n).

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